第4章機(jī)械系統(tǒng)常用運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)練習(xí)題及答案

第4章機(jī)械系統(tǒng)常用運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)4-1簡(jiǎn)述機(jī)器與機(jī)構(gòu)的區(qū)別。解：機(jī)器和機(jī)構(gòu)的區(qū)別在于：機(jī)構(gòu)只是一個(gè)構(gòu)件系統(tǒng)，而機(jī)器除構(gòu)件系統(tǒng)之外還包含電氣、液壓等其他裝置；機(jī)構(gòu)只用于傳遞運(yùn)動(dòng)和力，機(jī)器除傳遞運(yùn)動(dòng)和力外，還應(yīng)當(dāng)具有變換或傳遞能量、物料、信息的功能。但是，在研究構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)和受力情況時(shí)，機(jī)器與機(jī)構(gòu)之間并無區(qū)別。4-2舉例說明什么是高副？什么是低副？解：構(gòu)件間以面接觸形成的運(yùn)動(dòng)副稱為低副。平面運(yùn)動(dòng)副中的低副有轉(zhuǎn)動(dòng)副和移動(dòng)副兩種。如鉸鏈聯(lián)接、車床導(dǎo)軌、蝸輪蝸桿副、螺紋副等。構(gòu)件間以點(diǎn)或線接觸形成的運(yùn)動(dòng)副稱為高副。如凸輪副，齒輪副等。4-3機(jī)構(gòu)有哪幾部分組成？解：機(jī)構(gòu)一般由機(jī)架、原動(dòng)件和從動(dòng)件三部分組成。4-4判別如圖題4-4所示的平面四桿機(jī)構(gòu)分別屬于哪種機(jī)構(gòu)并說明原因。圖題4-4解：（a）雙曲柄機(jī)構(gòu)，當(dāng)最長(zhǎng)桿與最短桿的長(zhǎng)度之和小于或等于其余兩桿的長(zhǎng)度之和時(shí)，若最短桿為機(jī)架，則得到雙曲柄機(jī)構(gòu)；（b）曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，當(dāng)最長(zhǎng)桿與最短桿的長(zhǎng)度之和小于或等于其余兩桿的長(zhǎng)度之和時(shí)，若最短桿的相鄰桿為機(jī)架，則得到曲柄搖桿機(jī)構(gòu)（c）雙搖桿機(jī)構(gòu)。當(dāng)最長(zhǎng)桿與最短桿的長(zhǎng)度之和大于其余兩桿的長(zhǎng)度之和時(shí)，只能得到雙搖桿機(jī)構(gòu)（d）雙搖桿機(jī)構(gòu)。當(dāng)最長(zhǎng)桿與最短桿的長(zhǎng)度之和小于或等于其余兩桿的長(zhǎng)度之和時(shí)，若最短桿的對(duì)面桿為機(jī)架，則得到雙搖桿機(jī)構(gòu)。4-5繪出如圖題4-5所示機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。（a）翻斗車（b）手搖唧筒圖題4-5解：4-6指出如圖題4-6所示機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖中的復(fù)合鉸鏈、局部自由度和虛約束，并計(jì)算各機(jī)構(gòu)的自由度。圖題4-6解：（a）（b）（c）（d）（e）（f）（g）（h）4-7簡(jiǎn)述平面機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件。解：根據(jù)自由度與原動(dòng)件數(shù)之間的關(guān)系可以判定機(jī)構(gòu)是否具有確定的運(yùn)動(dòng)：（1）如果機(jī)構(gòu)自由度大于零且大于原動(dòng)件數(shù)，則機(jī)構(gòu)能夠運(yùn)動(dòng)，但運(yùn)動(dòng)不確定。（2）如果機(jī)構(gòu)自由度大于零且等于原動(dòng)件數(shù)，則機(jī)構(gòu)具有確定的運(yùn)動(dòng)。（3）如果機(jī)構(gòu)自由度小于等于零或小于原動(dòng)件數(shù)，則機(jī)構(gòu)無法運(yùn)動(dòng)。4-8什么是平面四桿機(jī)構(gòu)的急回特性？此性質(zhì)多應(yīng)用于什么機(jī)器中？解：在圖4-35中，當(dāng)曲柄AB順時(shí)針從AB1轉(zhuǎn)到AB2時(shí)，轉(zhuǎn)過角度為，搖桿CD由C1D擺到C2D，所需時(shí)間為t1，C點(diǎn)的平均速度為v1。當(dāng)曲柄順時(shí)針從AB2轉(zhuǎn)到AB1時(shí)，轉(zhuǎn)過角度為，搖桿由C2D擺到C1D，所需時(shí)間為t2，C點(diǎn)的平均速度為v2。由于曲柄等速轉(zhuǎn)動(dòng)，但＞，故使得＞，而搖桿CD來回?cái)[動(dòng)的行程相等，均為弧，所以＞。這種特性稱為機(jī)構(gòu)的急回特性。多應(yīng)用于往復(fù)式運(yùn)送機(jī)和牛頭刨床等機(jī)器上。4-9什么是平面四桿機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置？舉出避免死點(diǎn)和利用死點(diǎn)進(jìn)行工作的例子。解：如圖4-38所示的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，設(shè)搖桿CD為主動(dòng)件，則當(dāng)該機(jī)構(gòu)處于圖4-38的兩個(gè)虛線位置之一時(shí)，連桿與曲柄在一條直線上，出現(xiàn)了傳動(dòng)角γ=0°的情況。這時(shí)主動(dòng)件CD通過連桿作用于從動(dòng)件AB上的力恰好通過其轉(zhuǎn)動(dòng)中心，將不能使從動(dòng)件AB轉(zhuǎn)動(dòng)而出現(xiàn)“頂死”現(xiàn)象。機(jī)構(gòu)的這種位置稱為死點(diǎn)位置。應(yīng)用于如折疊式靠椅、飛機(jī)起落架機(jī)構(gòu)等。4-10為什么凸輪機(jī)構(gòu)廣泛應(yīng)用于自動(dòng)、半自動(dòng)機(jī)械的控制裝置中？比較尖頂、滾子和平底從動(dòng)件的優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用場(chǎng)合。解：在機(jī)械裝置中，尤其是自動(dòng)控制機(jī)械中，為了實(shí)現(xiàn)某些特殊或復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，廣泛應(yīng)用著各種凸輪機(jī)構(gòu)。凸輪機(jī)構(gòu)通過高副接觸可使從動(dòng)件獲得各種預(yù)期的規(guī)律運(yùn)動(dòng)。從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律取決于凸輪的輪廓形狀。凸輪機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是只需設(shè)計(jì)出適當(dāng)?shù)耐馆嗇喞?，就可使從?dòng)件實(shí)現(xiàn)各種預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、設(shè)計(jì)方便；缺點(diǎn)是凸輪與從動(dòng)件為點(diǎn)接觸或線接觸，壓強(qiáng)大，易于磨損，難加工，成本高。因此，凸輪機(jī)構(gòu)常用于傳力不大的控制機(jī)構(gòu)中。①尖頂從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)。尖頂從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)端部能與復(fù)雜的凸輪輪廓保持接觸，因而能實(shí)現(xiàn)任意預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。但尖頂從動(dòng)件與凸輪之間為點(diǎn)接觸，磨損快，所以只適用于受力不大的低速凸輪機(jī)構(gòu)。②滾子從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)。在從動(dòng)件端部裝一滾子，即成為滾子從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)，滾子從動(dòng)件與凸輪之間為滾動(dòng)摩擦，耐磨損，且可承受較大的載荷。但凸輪上凹陷的輪廓未必能很好地與滾子接觸，從而影響實(shí)現(xiàn)預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。③平底從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)。平底從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)與凸輪輪廓表面接觸的端面為一平面。凸輪與從動(dòng)件之間的作用力始終垂直于平底的平面，受力比較平穩(wěn)，且接觸面間易形成油膜，利于潤(rùn)滑，減少磨損，適用于高速傳動(dòng)。但它不能應(yīng)用在有凹槽輪廓的凸輪機(jī)構(gòu)中，因此，運(yùn)動(dòng)規(guī)律受到一定的限制。4-11凸輪機(jī)構(gòu)從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律有哪些？解：1）等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律；2）等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律；3）余弦加速度（簡(jiǎn)諧）運(yùn)動(dòng)規(guī)律4-12螺紋是如何形成的？常用螺紋牙形有幾種？解：螺旋線是沿著圓柱或圓錐表面運(yùn)動(dòng)的點(diǎn)的軌跡，在圓柱面（或圓錐面）的螺旋線上任意點(diǎn)的軸向位移和相應(yīng)的角位移成定比。常用螺紋牙型有三角形、梯形、矩形和鋸齒形。4-13螺紋的主要參數(shù)有哪些？解：1）大徑；2）小徑；3）中徑；4）螺距；5）導(dǎo)程；6）螺紋升角；7）牙型角4-14螺旋機(jī)構(gòu)有哪幾種形式？分別舉例說明其特點(diǎn)。解：?jiǎn)温菪龣C(jī)構(gòu)，如千斤頂、壓力機(jī)、臺(tái)虎鉗、車床的絲杠進(jìn)給機(jī)構(gòu)等差動(dòng)螺旋機(jī)構(gòu)，如微調(diào)鏜刀、雙螺旋機(jī)構(gòu)等復(fù)式螺旋機(jī)構(gòu)，如電桿拉線機(jī)構(gòu)、彈簧圓規(guī)等滾動(dòng)螺旋機(jī)構(gòu)，如滾珠絲桿等。4-15什么是步進(jìn)機(jī)構(gòu)？常用的步進(jìn)機(jī)構(gòu)有哪幾種？舉例說明它們?cè)谏a(chǎn)生活的應(yīng)用。解：機(jī)械設(shè)備中，特別是在自動(dòng)、半自動(dòng)機(jī)械設(shè)備中，常常需要某些構(gòu)件具有周期性時(shí)停、時(shí)動(dòng)的間歇運(yùn)